一种LED外延片制作方法技术

本申请公开了一种LED外延片制作方法，依次包括：处理衬底、生长低温GaN缓冲层、生长非掺杂GaN层、生长掺杂Si的n型GaN层、生长多量子阱层、生长AlGaN电子阻挡层、生长掺杂Mg的P型GaN层，降温冷却，其中生长多量子阱层依次包括进行预铺Al处理、生长AlN层、生长InGaN阱层、生长GaN垒层以及H2处理的步骤。本发明专利技术通过采用新的LED外延片制作方法来提升外延材料质量，从而提高LED的光电性能。从而提高LED的光电性能。从而提高LED的光电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种LED外延片制作方法


[0001]本专利技术属于LED
，具体涉及一种LED外延片制作方法。

技术介绍

[0002]发光二极管(Light
‑
Emitting Diode，LED)是一种将电能转化为光能的半导体电子器件。当LED有电流流过时，LED中的电子与空穴在其多量子阱内复合而发出单色光。LED作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，具有低电压、低能耗、体积小、重量轻、寿命长、高可靠性和色彩丰富等优点。
[0003]目前现有的LED外延片制作方法制备的LED外延材料质量不高，严重阻碍了LED性能的提高，影响LED的节能效果。
[0004]综上所述，急需研发一种新的LED外延片制作方法，解决现有LED外延材料质量不高的问题，从而提高LED的光电性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术通过采用新的LED外延片制作方法来提升外延材料质量，从而提高LED的光电性能。
[0006]本专利技术的LED外延片制作方法，依次包括：处理衬底、生长低温GaN缓冲层、生长非掺杂GaN层、生长掺杂Si的n型GaN层、生长多量子阱层、生长AlGaN电子阻挡层、生长掺杂Mg的P型GaN层和降温冷却；其中生长多量子阱层依次包括：预铺Al处理、生长AlN层、生长InGaN阱层、生长GaN垒层、H2处理，具体步骤为：
[0007]A、将反应腔压力控制在200
‑
280mbar，反应腔温度控制在920
‑
970℃，通入H2作为载气，同时通入TMAl源进行40
‑
45s的预铺Al处理，预铺Al处理过程中控制TMAl的流量从41.5sccm渐变增加至77.5sccm；
[0008]B、反应腔压力保持不变，降低反应腔温度至800
‑
850℃，通入NH3、TMAl以及N2，生长厚度为8
‑
10nm的AlN层；
[0009]C、反应腔压力保持不变，升高反应腔温度至920
‑
950℃，通入NH3、TMGa以及TMIn，周期性中断In源生长厚度为3
‑
5nm的InGaN阱层，在InGaN阱层生长过程中，TMIn中断和通入反应腔的时间分别是8s和4s；
[0010]D、降低反应腔温度至700℃
‑
750℃，升高反应腔压力至320
‑
360mbar，通入NH3、TMGa及N2，周期性中断Ga源生长10nm的GaN垒层，在GaN垒层生长过程中，TMGa中断和通入反应腔的时间分别是6s和3s；
[0011]E、提高反应腔温度至960℃
‑
980℃，提高反应腔压力至450
‑
480mbar，通入200
‑
250L/min的H2对上述进行GaN垒层处理，处理时间为50
‑
60s；
[0012]重复上述步骤A
‑
E，周期性依次进行预铺Al处理、生长AlN层、生长InGaN阱层、生长GaN垒层以及H2处理的步骤，周期数为3
‑
8个。
[0013]优选地，所述处理衬底的具体过程为：
[0014]在1000℃
‑
1100℃的温度下，通入100
‑
130L/min的H2，保持反应腔压力100
‑
300mbar，处理蓝宝石衬底5
‑
10min。
[0015]优选地，所述生长低温GaN缓冲层的具体过程为：
[0016]降温至500
‑
600℃，保持反应腔压力300
‑
600mbar，通入流量为10000
‑
20000sccm的NH3、50
‑
100sccm的TMGa及100
‑
130L/min的H2，在蓝宝石衬底上生长厚度为20
‑
40nm的低温GaN缓冲层；
[0017]升高温度到1000
‑
1100℃，保持反应腔压力300
‑
600mbar，通入流量为30000
‑
40000sccm的NH3和100
‑
130L/min的H2，保温300
‑
500s，将低温GaN缓冲层腐蚀成不规则岛形。
[0018]优选地，所述生长非掺杂GaN层的具体过程为：
[0019]升高温度到1000
‑
1200℃，保持反应腔压力300
‑
600mbar，通入流量为30000
‑
40000sccm的NH3、200
‑
400sccm的TMGa及100
‑
130L/min的H2，持续生长2
‑
4μm的非掺杂GaN层。
[0020]优选地，所述生长掺杂Si的n型GaN层的具体过程为：
[0021]保持反应腔压力300
‑
600mbar，保持温度1000
‑
1200℃，通入流量为30000
‑
60000sccm的NH3、200
‑
400sccm的TMGa、100
‑
130L/min的H2及20
‑
50sccm的SiH4，持续生长3m
‑
4μm掺杂Si的n型GaN层，其中，Si掺杂浓度5E18
‑
5E19atoms/cm3。
[0022]优选地，所述生长AlGaN电子阻挡层的具体过程为：
[0023]在温度为900
‑
950℃，反应腔压力为200
‑
400mbar，通入50000
‑
70000sccm的NH3、30
‑
60sccm的TMGa、100
‑
130L/min的H2、100
‑
130sccm的TMAl、1000
‑
1300sccm的Cp2Mg的条件下，生长所述AlGaN电子阻挡层，所述AlGaN层的厚度为40
‑
60nm，其中，Mg掺杂的浓度为1E19
‑
1E20atoms/cm3。
[0024]优选地，所述生长掺杂Mg的P型GaN层的具体过程为：
[0025]保持反应腔压力400
‑
900mbar、温度950
‑
1000℃，通入流量为50000
‑
70000sccm的NH3、20
‑
100sccm的TMGa、100
‑
130L/min的H2及1000
‑
3000sccm的Cp2Mg，持续生长50
‑
200nm的掺杂Mg的P型GaN层，其中，Mg掺杂浓度1E19
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LED外延片制作方法，依次包括：处理衬底、生长低温GaN缓冲层、生长非掺杂GaN层、生长掺杂Si的n型GaN层、生长多量子阱层、生长AlGaN电子阻挡层、生长掺杂Mg的P型GaN层和降温冷却；其特征在于，其中生长多量子阱层依次包括：预铺Al处理、生长AlN层、生长InGaN阱层、生长GaN垒层、H2处理，具体步骤为：A、将反应腔压力控制在200
‑
280mbar，反应腔温度控制在920
‑
970℃，通入H2作为载气，同时通入TMAl源进行40
‑
45s的预铺Al处理，预铺Al处理过程中控制TMAl的流量从41.5sccm渐变增加至77.5sccm；B、反应腔压力保持不变，降低反应腔温度至800
‑
850℃，通入NH3、TMAl以及N2，生长厚度为8
‑
10nm的AlN层；C、反应腔压力保持不变，升高反应腔温度至920
‑
950℃，通入NH3、TMGa以及TMIn，周期性中断In源生长厚度为3
‑
5nm的InGaN阱层，在InGaN阱层生长过程中，TMIn中断和通入反应腔的时间分别是8s和4s；D、降低反应腔温度至700℃
‑
750℃，升高反应腔压力至320
‑
360mbar，通入NH3、TMGa及N2，周期性中断Ga源生长10nm的GaN垒层，在GaN垒层生长过程中，TMGa中断和通入反应腔的时间分别是6s和3s；E、提高反应腔温度至960℃
‑
980℃，提高反应腔压力至450
‑
480mbar，通入200
‑
250L/min的H2对上述进行GaN垒层处理，处理时间为50
‑
60s；重复上述步骤A
‑
E，周期性依次进行预铺Al处理、生长AlN层、生长InGaN阱层、生长GaN垒层以及H2处理的步骤，周期数为3
‑
8个。2.根据权利要求1所述的LED外延片制作方法，其特征在于，在1000
‑
1100℃的温度下，通入100
‑
130L/min的H2，保持反应腔压力100
‑
300mbar，处理蓝宝石衬底5
‑
10min。3.根据权利要求2所述的LED外延片制作方法，其特征在于，所述生长低温GaN缓冲层的具体过程为：降温至500
‑
600℃，保持反应腔压力300
‑
600mbar，通入流量为10000
‑
20000sccm的NH3、50
‑
100sccm的TMGa及100
‑
130L/min的H2，在蓝宝石衬底上生长厚度为20
‑
40nm的低温GaN缓冲层；升高温度到1000
‑
1100℃，保持反应腔压力300
‑
600mbar，通入流量为30000
‑
40000sccm的NH3和100
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐平，
申请(专利权)人：湘能华磊光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：